【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机转子温度实时在线监测领域，具体地说它是一种准分布式光纤光栅温度传感器系统，更具体地说它是一种实时在线监测电机转子温度的系统。
技术介绍
1、为使电机达到更高的功率密度，通常采用提高额定转速的方法来提高单位体积内通过电磁感应转换的功率。一方面，电机转速的提高将使温升效应更显著，电机中转子线棒是核心部件，温度过高会引起绕组绝缘性能的改变、永磁体的退磁现象，这将影响电机运行的可靠性和稳定性(董剑宁,黄允凯,金龙,等.高速永磁电机设计与分析技术综述[j].中国电机工程学报,2014,34(27):4640-4653.)；另一方面，当出现转子匝间短路、定子绕组负序电流过大或冷却系统故障时，转子的发热则会异常严重，有研究表明当电机过温运行时温度每升高10℃，电机寿命将减少50％(zhang p,lu b,habetler t g.a remote andsensorless stator winding resistance estimation method for thermal protectionof soft-starter-connected induction machines.ieee transactions on industrialelectronics,2008,55(10):3611-3618)，当绕组温度超过其绝缘等级时，将引发重大安全事故，由于电机故障造成的损失很可能大于电机本身，故而对电机进行预测性维护的意义重大，测量电机转子温度不仅可以防止系统过热，还可以提高电机的效率，所以开展对发电机转
2、基于国内外多年来对电机转子温度监测的研究现状，目前投入使用的主要是测温贴片法和电阻法，测温贴片法的原理是利用热敏试纸与一定温度范围的物体接触时会发生变色现象，通过将测温贴片粘贴在转子上的指定部位来测量电机运行过程中该部位所经历的最高温度，该方法的操作较为简单、结果直观，但测温精度较低、测温点有限、且不能够重复使用；电阻法能够估算转子绕组整体的平均温度，但平均温度有时难以反映出局部热点，且其测量精度也偏低(李昊天.基于多源数据融合的大型发电机转子温度在线监测与故障诊断[d].重庆:重庆理工大学,2020.)。红外测温法能够得到其扫视圆周上的平均温度，其测温精度和分辨率均较高，并且，测温过程对转子的动平衡性能不会产生影响，但测温探头难以深入气隙狭小的发电机中，这限制了红外测温法的应用(张磊.非接触式水轮发电机转子磁极温度动态监测系统研制[d].吉林大学,2013)(贺德强,张焕,刘旗扬,等.一种永磁同步电动机转子表面温度测量装置:201610664379.5[p].2016-12-07.)。
3、局部热点导致的匝间短路是导致电机实际运行寿命低于预期寿命的原因之一，监测局部热点的方法主要是将测温传感器埋置于指定位置，由于热电阻或半导体温度传感器的尺寸和质量较大，并且可能存在供电问题，同样难以适用于紧凑性强、转速高的转子上。此外，带电测量型传感器对电磁干扰的敏感性还会影响采集信号的准确性；较大的传感器尺寸可能会对某些感兴趣的监测位置造成阻碍，例如绕组槽等(bernardis p d,columbrof,masi s,et al.a simple method to measure the temperature and levitationheight of devices rotating at cryogenic temperatures[j].review of scientificinstruments,2020,91(4):045118.)(benarrait r,lamarque f,terrien j,etal.optical power supply of a wireless temperature sensor for rotatingmachines monitoring purpose[c].instrumentation and measurement technologyconference,glasgow,united kingdom,2021:1-6.)。
4、相比之下，光学测量天然地具有抗电磁干扰的优势，光纤光栅传感器的尺寸小、质量轻，能够轻松地将其集成在转子内部，且对转子的运行性能影响很小，使用光纤光栅传感器监测转子的温度是检测电机早期热老化的良好解决方法，对延长旋转电机的寿命十分有利(mohammed a,djurovic s.fbg thermal sensing features for hot spot monitoringin random wound electric machine coils[j].ieee sensors journal,2017,17(10):3058-3067.)。因此，有必要开发一种光纤光栅电机转子实时在线温度监测系统。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种实时在线监测电机转子温度的系统，采用基于光纤光栅温度传感技术的光纤智能传感网络，通过光的非直连空间耦合传输方法，实现电机转子实时在线温度监测，解决了传统电机测温技术难以对电机转子的温度进行实时在线监测的问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种实时在线监测电机转子温度的系统，其特征在于：采用准分布式线状转子测温光纤光栅传感器作为传感元件，利用光纤滑环实现位于电机转子上的线状转子测温光纤光栅传感器与位于静止基座的光纤光栅波长解调系统之间的信号传输，通过监测光纤光栅反射光中心波长的变化来实时在线监测电机转子温度的变化。
3、在上述技术方案中，所述实时在线监测电机转子温度的系统包括光纤光栅波长解调系统、光纤滑环、转换连接安装板、柔性连接装置、柔性连接装置基座固定结构、线状转子测温光纤光栅传感器和电机转子；
4、光纤光栅波长解调系统、光纤滑环、线状转子测温光纤光栅传感器依次连接。
5、在上述技术方案中，电机转子包括各类型的发电机和电动机的转子，比如绕组型电机和永磁体电机等，测温部位要求位于电机转子上即可；
6、线状转子测温光纤光栅传感器包括传输光纤和若干个间隔设置的光纤布拉格光栅；若干个间隔设置的光纤布拉格光栅间隔在传输光纤上；各光纤布拉格光栅对应电机转子上的各温度监测点。
7、在上述技术方案中，各光纤布拉格光栅的反射中心波长不同；线状转子测温光纤光栅传感器内的各光纤布拉格光栅具有一定的波长间隔，其波长间隔主要由测量点的温度动态范围而决定。
8、在上述技术方案中，光纤光栅可以采用飞秒激光刻写，刻写的光纤可以采用耐微弯光纤。
9、在上述技术方案中，线状转子测温光纤光栅传感器通过玻璃纤维缠绕和浸漆高温固化的方式固定于电机转子的指定测温点上。
10、在上述技术方案中，线状转子测温光纤光栅传感器还包括聚酰亚胺涂覆层和毛细金属管；
11、聚酰亚胺涂覆层位于光纤布拉格光栅和传输光本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种实时在线监测电机转子温度的系统，其特征在于：采用准分布式线状转子测温光纤光栅传感器(4)作为传感元件，通过光的非直连空间耦合传输方法，利用光纤滑环(3)实现位于电机转子(7)上的线状转子测温光纤光栅传感器(4)与位于静止基座的光纤光栅波长解调系统(1)之间的信号传输，通过监测光纤光栅反射光中心波长的变化来实时在线监测转子温度的变化。
2.根据权利要求1所述的实时在线监测电机转子温度的系统，其特征在于：所述实时在线监测电机转子温度的系统包括光纤光栅波长解调系统(1)、柔性连接装置(2)、光纤滑环(3)、线状转子测温光纤光栅传感器(4)、柔性连接装置基座固定结构(5)、转换连接安装板(6)和电机转子(7)；
3.根据权利要求2所述的实时在线监测电机转子温度的系统，其特征在于：线状转子测温光纤光栅传感器(4)还包括聚酰亚胺涂覆层(4.3)和毛细金属管(4.4)；
4.根据权利要求3所述的一种实时在线监测电机转子温度的系统，其特征在于：电机转子(7)包括发电机转子和电动机转子，温度监测点位于电机转子上。
5.根据权利要求4所述的实时
6.根据权利要求5所述的一种实时在线监测电机转子温度的系统，其特征在于：光纤滑环(3)包括A端和B端；
7.根据权利要求6所述的一种实时在线监测电机转子温度的系统，其特征在于：将线状转子测温光纤光栅传感器(4)从电机转子(7)的表面通过转子轴心的通孔引出到转轴的端部，并与光纤滑环(3)的A端连接。
8.根据权利要求7任意要求所述的一种实时在线监测电机转子温度的系统，其特征在于：线状转子测温光纤光栅传感器(4)中的反射光经过光纤滑环(3)进入到光纤光栅波长解调系统(1)中，光纤光栅波长解调系统(1)实时解调各光纤光栅反射中心波长的变化量，并通过温度监测软件实时在线监测转子的温度变化。
...【技术特征摘要】
1.一种实时在线监测电机转子温度的系统，其特征在于：采用准分布式线状转子测温光纤光栅传感器(4)作为传感元件，通过光的非直连空间耦合传输方法，利用光纤滑环(3)实现位于电机转子(7)上的线状转子测温光纤光栅传感器(4)与位于静止基座的光纤光栅波长解调系统(1)之间的信号传输，通过监测光纤光栅反射光中心波长的变化来实时在线监测转子温度的变化。
2.根据权利要求1所述的实时在线监测电机转子温度的系统，其特征在于：所述实时在线监测电机转子温度的系统包括光纤光栅波长解调系统(1)、柔性连接装置(2)、光纤滑环(3)、线状转子测温光纤光栅传感器(4)、柔性连接装置基座固定结构(5)、转换连接安装板(6)和电机转子(7)；
3.根据权利要求2所述的实时在线监测电机转子温度的系统，其特征在于：线状转子测温光纤光栅传感器(4)还包括聚酰亚胺涂覆层(4.3)和毛细金属管(4.4)；
4.根据权利要求3所述的一种实时在线监测电机转子温度的系统，其特征在于：电机...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄俊斌，吴晶，陈思彤，顾宏灿，姚高飞，刘文，徐丹，祝苗，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。